I mineralogi refererer en inkludering til et materiale fanget i et mineral . Inneslutningene kan være en væske , gass , petroleum eller annet mineral.
I gemologi er en inkludering en funksjon inne i en perle , som kan strekke seg fra det indre til overflaten.
Inneslutningene som er tilstede i et mineral gjør det mulig å bestemme dets formasjonsforhold så vel som dets opprinnelse. I følge Huttons lov om inneslutninger er fragmentene som inngår i et vertsmineral eldre enn selve mineralet.
Inneslutninger var allerede kjent i antikken : noen gjennomsiktige krystaller som kvarts har væskeinneslutninger som er store nok til å være synlige for det blotte øye. De har vært gjenstand for flere studier gjennom århundrene. I det jeg st århundre, Plinius nevner "små inneslutninger, feil og blemmer som ligner pengene" noen perler. I sitt arbeid med edelstener som stammer fra det XI th århundre, Al-Biruni avtaler, blant annet påvirkning av væskeinneslutninger om kvaliteten på edelstener som rubin , den diamant , den smaragd eller turkis . Déodat Gratet de Dolomieu beskrev i 1792 petroleumsoljeinneslutninger i kvarts, men disse ble ansett å være av liten betydning av de fleste forskere i sin tid, inkludert René Just Haüy .
Det første viktige arbeidet med inneslutninger dukket opp takket være utviklingen i det optiske mikroskopet . I 1822 publiserte Humphry Davy en artikkel om inneslutning av vann- og gassfaser i krystaller. Spesielt demonstrerer han at tilstedeværelsen av damp i inneslutninger skyldes den termiske sammentrekningen av væsken, og favoriserer dermed teorien om plutonisme på dannelsen av jordskorpen , som var i motsetning til neptunismens . Imidlertid forblir xenomorfismen av kvarts i granitt uforklarlig og fører til utviklingen av teorien om vandig plastisitet , der vannet i granitten ved høy temperatur ville gjøre det plastisk, og som ser ut til å støtte teorien om neptunisme. Inspirert av Davys resultater utvikler David Brewster eksperimentelle metoder for å karakterisere flere inneslutninger og for å studere egenskapene til væskene de inneholder. Tre tiår senere banet arbeidet til Henry Clifton Sorby med mikrostrukturen til krystaller veien for moderne petrografi , særlig ved bruk av den tynne seksjonsteknikken . Han var den første som studerte glassinneslutninger. Resultatene av dette har ført til forklaringen på opphavet til vulkanske bergarter, granitter og kvarts, og presenterer dannelsen av granitter som et mellomledd mellom vulkansk bergarter (plutonisme) og kvarts (neptunisme).
Studiet av fluiduminneslutninger avtar fra enden av XIX th -tallet og begynnelsen av det XX th -tallet, på grunn av mangel på kunnskap om termodynamiske væskekomponent som fører til forskjellige tilsynelatende motstridende resultater. Studien av væskeinneslutninger ble tatt opp i Frankrike av Georges Deicha i 1950; hans bok The gaps of crystals and their fluid inclusions , utgitt i 1955, er fortsatt et oppslagsverk om emnet.
I tiårene etter andre verdenskrig etablerte forskere fra Sovjetunionen seg i forskning på glasslegemet, spesielt ved å utvikle metoder for oppvarming av inneslutninger under et mikroskop som tillot studiet in situ .
De inneslutninger i en mineral kan bestå av ett eller flere andre mineraler (eller et fragment av stein ), et magmatisk glass , en væske (saltoppløsning, olje, CO 2væske osv.) eller en gass (H 2 O, CO 2, hydrokarboner). De kan også være polyfase (glass + krystaller, væske + gass, to ublandbare væsker, etc.). Inneslutninger som består av væske eller gass kalles "væskeinneslutninger", inneslutninger som består av et enkelt mineral er "mineralinneslutninger", inneslutninger som består av glass eller en samling av mineraler er "magmatiske inneslutninger", inneslutninger som inneholder både væske og krystaller er ofte referert til som "blandede inneslutninger".
Avhengig av perioden de vises i vertsmineralets historie, er det to typer inneslutninger:
Siden mineraler ofte dannes av en smeltet blanding eller fra en vandig løsning , kan små mengder av denne væsken bli fanget i krystallstrukturen eller i lukkede brudd. Disse inneslutningene har generelt en størrelse som varierer mellom 0,1 og 1 mm , de observeres derfor under et optisk mikroskop. Når væsken som er fanget i et mineral er overmettet , kan det dannes krystaller inne i inneslutningen etter at vertsmineralet er avkjølt, og etterlate en boble av væske eller gass.
Væskeinneslutninger avgrenses ofte av ansikter som er parallelle med overflatene til vertskrystallet. Man snakker da om “negative krystallformer”, som er karakteristiske for inneslutningene som oppstår ved oppløsning av krystallens kontinuitetsfeil etter vekst. De primære væskeinneslutningene, dannet under veksten av en krystall, har mer en avrundet og vilkårlig form.
Væskeinneslutninger finnes i flere typer miljø, inkludert sammenhengende mineraler i sedimentære bergarter , ganguer som kvarts eller kalsitt i venene til hydrotermiske avleiringer, fossilisert rav og iskjerner fra Grønland og Sør-Amerika. ' Antarktis . De er vanligvis sammensatt av flere faser (væske + damp, eller væske + damp + krystaller) og inneholder informasjon om den kjemiske sammensetningen , temperaturen og trykket i mineralets miljø under dets dannelse.
Magmatiske eller glassagtige inneslutninger er dråper av magma fanget i krystaller av magmatiske bergarter . De ligner veldig på væskeinneslutninger. De er generelt mindre enn 100 mikrometer store . Studien deres gjør det mulig å bestemme sammensetningen av magmaene som var til stede i begynnelsen av oppstarten av visse magmatiske systemer. Når de dannes under høyt trykk, gir magmatiske inneslutninger viktig informasjon om mengdene av flyktige forbindelser ( H 2 O, CO 2, S , Cl ) som fører til vulkanutbrudd .
Selv om små, magmatiske inneslutninger kan inneholde flere faser, for eksempel glass (dannet av gjennomvåt magma ), små krystaller og dampbobler. De finnes i de fleste krystaller av magmatisk opprinnelse og er vanlige i kvarts , feltspat , olivin og pyroksener . Dannelsen av magmatiske inneslutninger ser ut til å være et normalt stadium i krystalliseringen av magmatiske mineraler; de er tilstede i magmatiske og plutoniske bergarter .
Inneslutninger er en viktig faktor for å bestemme verdien av en perle. I mange perler som diamanter påvirker inneslutninger steinens klarhet og senker verdien. Dette er imidlertid ikke tilfelle for alle perler, slik som stjerne safir , kvaliteten på som avhenger av tilstedeværelsen av inneslutninger eller opal som inneholder fluiduminneslutninger vann.
Det er kjent at mange fargede perler, som ametyst , smaragd og safir, inneholder inneslutninger, som påvirker verdien deres lite. De er kategorisert i tre typer:
Edelstener som inneholder væskeinneslutninger er svært ettertraktede, men blir sjelden bearbeidet på grunn av skjørheten.
Klar perle med metallisk inkludering.
Peridot med melkeaktig inkludering.
Klipp rubin med inneslutninger.
Inneslutningene av et mineral gir informasjon om forholdene for dets dannelse samt opprinnelse. For eksempel er analysen av atmosfæriske gassbobler som inneslutninger i iskjerner et viktig verktøy for å studere klimaendringer .
Analyse av luft- og vannbobler fanget i fossilgult dateres tilbake til 140 millioner år, antydet at oksygeninnholdet i atmosfæren nådde en topp på nesten 35% under krittiden , og deretter plutselig falt til et nivå nær det nåværende nivået i begynnelsen av tertiæret . Denne bratte nedgangen tilsvarer eller er nær kritt-tertiær utryddelse og kan skyldes påvirkningen fra en stor meteoritt som skapte Chicxulub-krateret .
Når det gjelder bildet motsatt, ble en del av væsken som vertkrystallen kommer fra fanget under krystallvekst. Når den ble fanget, var temperaturen fortsatt høy, og væsken inneholdt oppløste mineraler. Da temperaturen falt, krystalliserte disse mineralene seg i inkluderingen og etterlot en boble av sfærisk væske. Oppvarming av inneslutningen til mineralene og vertskrystallet oppløses gir et estimat av temperaturen som krystallet dannet seg under.
Væskeinneslutninger er mye studert for å forstå væskens rolle i den dype jordskorpen og ved mantelskorpen . I granulittprøver ga de viktige ledetråder om opphavet til disse bergarter ved bidrag fra sub- litosfæriske væsker som er rike på CO 2 . Nyere arbeid antyder at dekarboneringsreaksjoner under ekstrem metamorfisme, frigjørende CO 2 , bidro til å avslutte Varanger-isingen .
Opprinnelsen til naturlige diamanter fra Brasil kan være plassert i jordens nedre kappe takket være tilstedeværelsen av ferroperiklaseinneslutninger med høy jernkonsentrasjon .